RFID TEKNOLOJİSİ VE ÖRNEK UYGULAMALAR

Osman BÜYÜKKÖROĞLU

Gazi Üniversitesi Bilişim Enstitüsü / ANKARA

osman.buyukkoroglu@trt.net.tr

ÖZET

     Radyo Frekanslı Tanıma (Radio Frequency Identification, RFID) sistemleri radyo dalgalarını kullanarak etiketlenmiş nesneleri tanımlayan ve takip edebilen kablosuz sistemlerdir. RFID teknolojisi özellikle son yıllarda önem kazanan bir teknolojidir. Bu makalede RFID teknolojisi kapsamlı olarak tanıtılmaktadır. RFID teknolojisinin tarihsel gelişimi, RFID teknolojisini ve Barkod teknolojisi arasındaki farklar anlatılmaktadır. Daha sonra RFID sistem mimarisi çalışma yapısı açıklanmaktadır. Bazı RFID uygulamaları anlatıldıktan sonra sonuç bölümünde RFID teknolojisi ile öneriler sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler: RFID, Etiket, Okuyucu Uygulamalar

ABSTRACT

     Radio Frequency Identification (RFID) Systems are the wireless systems that identify the labeled objects and track them by means of radio signals.RFID technology is one of the technologies which gained importance in the recent years. In this article, RFID technology is explained in detail. History of RFID technology and differences of Barcode technology and RFID technology are given. Later, described RFID system architecture and operation structure. After explained some RFID applications, in conclusion part suggestion related with the RFID technology.

Keywords: RFID, Tag, Reader Applications

1.      GİRİŞ

     Radyo Frekansı ile Tanımlama (Radio Frequency Identification - RFID) teknolojileri, radyo frekanslarını kullanarak hareketli veya hareketsiz, canlı veya cansız nesnelerin tanımlanmasında kullanılmaktadır. Bu teknoloji, RFID okuyucu, RFID anten, RFID etiketler ve yazılımdan meydana gelmektedir. RFID okuyucu ile etiketler arasında veri alışverişi kablosuz olarak gerçekleşmektedir. Bilgi alışverişi okuyucudan etiketlere gönderilen radyo dalgaları ile yapılmaktadır. Barkod sistemlerinden farklı olarak RFID sistemlerde okuyucu etiketi görmek zorunda değildir ve daha uzak mesafelerde de çalışabilir.

     RFID teknolojileri, ilk olarak 1940’lı yılların başlarında 2. Dünya Savaşı sırasında İngiltere ordusu tarafından dost ve düşman uçaklarının tanımlanmasında kullanılmasına rağmen, asıl gelişmesini 2000 ‘li yıllarda büyük perakende firmalarının kullanmaya başlamasından sonra sağlamıştır. Günümüzde RFID etiketler istenen boyutta üretilebilmekte ve maliyeti de oldukça ucuzlamış durumdadır. Daha çok perakende sektörü için geliştirilen RFID teknolojileri günümüzde lojistik, sağlık, eğitim, tarım, güvenlik gibi birçok farklı sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır.

     RFID teknolojisi birçok yönüyle barkodlara benzemektedir ama birçok konuda üstünlükleri vardır. Bu üstünlükleri şöyle sıralayabiliriz;

·         RFID okuyucu barkod okuyucu gibi etiketi doğrudan görmesine gerek yoktur.

·         RFID ile birden fazla yonganın tanımlaması yapılabilir.

·         RFID barkod gibi kirden, nemden vb. dış etkilerden etkilenmez. Etiket ömrü daha uzundur.

·         Okunabilir ve bilgi saklanabilir.

·         Taklit edilemez.

·         Aynı anda birden çok etiket okunabilir.

     Gelecekte kullanım alanının daha da artması beklenen RFID teknolojileri hakkındaki akademik çalışmalar, iş dünyasındaki artan ilgiye paralel olarak artan bir hızla ilerlemektedir. Literatür taraması kapsamında yapılan araştırmalar sonucu, RFID konusunda çok sayıda çalışma yapıldığı sonucuna varılmıştır. Yapılan çalışmaların çoğu RFID teknolojisi, mimarisi, kullanım alanları ve iletişim güvenliği üzerinde yoğunlaşmaktadır.

2.      RFID TEKNOLOJİSİ

     RFID teknolojisi, herhangi bir nesneye ait verileri içeren mikroişlemci ve bu mikroişlemciye bağlı anten ile donatılmış etiket taşıyan bir nesnenin, bu etikette taşıdığı bilgiler ile hareketlerinin izlenebilmesini, analiz edilebilmesini ve yönetilebilmesini sağlayan takip teknolojisidir. Bu teknolojide veri ve enerji transferi etiket ve okuyucu arasında kablosuz sağlanır. Okuyucunun yaydığı elektromanyetik dalgalarla enerji ihtiyacını karşılayan etiket radyo dalgalarını kullanarak okuyucuyla haberleşmektedir.

     RFID sistemlerde etiketler ve okuyucuların yanında farklı yazılımlar ve donanımlarda kullanılarak ve merkezi yönetim sağlanır.

2.1  Etiket

     RFID sistemlerin en önemli bileşenlerinden biri etiketlerdir (tag). Etiket nesne hakkındaki bilginin depolanmış olduğu bir mikroçip, çipe bağlı bir anten ve bunların üzerini kaplayan koruyucu film tabakasından oluşur. Birçok şekil ve ebata sahip etiketler bulunmaktadır. En basit anlamıyla etiket; içinde anteni olan bir mikroçiptir.

     Etiketler etiketin kullandığı güç kaynağına bağlı olarak aktif ve pasif etiketler olarak adlandırılırlar. Bunun yanında günümüzde iki etiket türünün bazı özelliklerini içeren yarı-pasif etiketlerde kullanılmaktadır. Aktif etiketler haberleşmek için enerjiyi sahip oldukları bataryadan sağlarken pasif etiketler haberleşme alanına girdikleri okuyucudan endüklenen gerilim ile sağlar.

Şekil 1: Etiket

     RFID uygulamalarında etiket seçilirken en önemli etkenlerin başında etiketin okuyucu ile haberleşme mesafesi gelir. Aktif etiketlerin okuyucu ile haberleşmesi çok uzun mesafelerde gerçekleşebiliyorken pasif etiketlerin sınırlıdır. Aynı zamanda aktif etiketlerin maliyeti pasif etiketlere göre daha yüksektir.

     Her etiketin kendine mahsus bir Elektrik Ürün Kodu (Electronic Product Code, EPC) bulunur. Elektronik ürün kodunun geleneksel barkod sisteminden farkı, onun RFID etiketleri içerisinde kayıtlı olması ve doğrudan görüş olmaksızın RF sinyalleri aracılığıyla okunabilmesidir. Elektronik ürün kodu bir ürünü tanımlayan dünyada tek bir numara olmalıdır.

2.2  Okuyucu

     Okuyucu, radyo frekansı aracılığıyla RFID etiketler üzerinden sinyal alarak etiket bilgisini okuyan, etiketleri programlayarak yeni bilgilerin yazılmasını sağlayan, etiket bilgi alışverişini gerçekleştiren bir donanımdır. Okuyucular sabit, portatif ve mobil olmak üzere genellikle üç kategoride incelenir.

2.3  Anten

     RFID anten, okuyucu-okuyucu veya okuyucu-etiket arasında haberleşmeyi sağlayan donanımdır. Birçok durumda etiket okuma menzilleri çok düşük olduğu için anten kullanımı çok önemlidir. Temel   olarak basit olmasına rağmen, antenlerin düşük güçlerde en iyi sinyal alımlarını gerçekleştirmeleri ve özel koşullara uyum sağlamaları gerekir

2.4 Denetleyici

     Denetleyici üzerinde uygulama yazılımı ve veritabanı olan RFID sisteminin beynidir. Denetleyici etiketlerin takibi, kimlik denetimi, doğrulama, yetkilendirme hareketlerinin izlenmesi, veritabanına kayıt ve silme işlemleri gibi görevleri yerine getirir. Ayrıca kullanım arayüzü ve arakatman yazılımını kontrol eder.

2.5 İletişim Standartları

     RFID sistemlerinde belirlenen frekans aralığı aşağıda şekil 2’de gösterilmiştir.

Şekil:2 Frekans Aralığı

     Düşük frekansların dezavantajı düşük veri okuma hızıdır ama etiket maliyeti çok azdır. Yüksek frekansın en önemli avantajı ise global olarak geçerli olmasıdır. Fakat çok yüksek frekanslarda ise sinyal karışmasına karşı hassastır.

2.6 Temel RFID Sistem Yapısı ve Çalışması

     RFID etiketlerine bilgi yazılması ve okunması radyo dalgaları ile yapılır. Eğer pasif etiketler kullanılmışsa RFID okuyucu tarafından yayılan enerji ile aktif etiket kullanılmışsa kendi bataryasından faydalanarak okuyucu ile haberleşir ve üzerlerindeki bilgiyi okuyucuya gönderirler. RFID okuyucular etiketlerden topladıkları bilgileri direk olarak ya da network üzerinden, bu bilgiyi işleyecek olan bilgisayar/yazılım sistemine iletirler. Gelen bu bilgi, kullanıcının istediği işlem yapılır. Şekil 3’de RFID sistemlerinin çalışma prensibini örneklendirmektedir.

Şekil 3: RFID Sistem Yapısı

3.        RFID UYGULAMA ÖRNEKLERİ

     Günümüzde birçok uygulamada kullanılan RFID teknolojisi, hayatımızın bir parçası haline gelmiştir. RFID teknolojisi, ilk tasarlandığında savaş uçaklarını tanıma amacıyla kullanılmakta iken 2000’li yıllarda market ve lojistik sektöründe kullanılmaya başlandıktan sonra çok büyük gelişme göstermiştir. Şimdilerde ise etiket maliyeti ucuzlamış ve boyutu da çok küçültülmüş olduğundan birçok farklı sektörde kullanılmaya başlanmıştır. RFID teknolojisinin kullanıldığı sektörlerden başlıcaları; lojistik, marketler, sağlık, ulaşım, eğitim, otomotiv, gıda, Bu bölümde RFID teknolojisini kullanan bazı uygulamalar ve çalışma prensipleri anlatılacaktır.

3.1  Akıllı Otopark Uygulamaları

     RFID teknolojisinin kullanıldığı alanlardan birisi akıllı otopark uygulamalarıdır. Trafik sıkışıklığı ve otopark giriş-çıkışlarında para ödeme zorluklarını ortadan kaldırmayı amaçlayan bu tür uygulamalarla birçok problem giderilebilir. Aynı zamanda araçların güvenliği de sağlanabilir.

Zeydin PALA ve Nihat INANÇ ‘ın önerdiği sisteme göre araç sahipleri otopark giriş-çıkışlarında para ödeme işleri ile uğraşmak zorunda kalmaz, gereksiz yere trafik sıkışıklığına neden olmaz ve gaz emisyonu azalır. Böylelikle hızlı, güvenli ve verimli bir otopark sistemi kullanılabilir.

     Bu sisteme göre bir araç otoparka geldiğinde RFID okuyucu araç üzerindeki etiketi okur, eğer aracın otoparka girme yetkisi varsa yani etiketin ID’si veritabanında kayıtlı ise otopark kapısı açılır. Eğer şehirdeki tüm otoparklar ortak bir veritabanı kullanırsa kayıtlı araç sahipleri her otoparka kolayca giriş çıkış yapar ve her giriş-çıkışta ödeme işlemleriyle uğraşmaz.

3.2  Çiftlik Uygulamaları

     Modern hayvancılığın gelişmeye başlamasıyla birlikte çiftliklerde hayvanların izlenmesi, takibi ve sağlığı gibi konularda yeni teknolojiler kullanılmaya başlamıştır. Bu teknolojilerin başında da RFID teknolojisi gelir.

     Modern çiftliklerde hayvanların (özellikle büyükbaş)özel kulak küpeleri bulunur. Her küpede bir nevi kimlik numarası olan küpe numarası bulunur. Hayvana ait bütün bilgiler bu küpe numarası ile kaydedilir. Bu küpelerde RFID kullanıldığında (özellikle çok büyük çiftliklerde) ise birçok konuda kolaylık getirir.

     RFID küpe kullanılan sistemlerde çiftliğin belli bölümlerine okuyucular koyarak verim artırılabilir. Bu tarz işletmelerde hayvanların yem yeme, sağım, aşılama gibi ünitelerine okuyucu konulur. Bu okuyucular bir uygulama yazılımı ile merkezi bir veritabanına bağlıdır. Bir hayvan yem yeme bölümüne girdiğinde okuyucu o hayvanın RFID küpesini okuyarak yem yememişse otomatik olarak önüne yem dökülmesini sağlayabilir. Sağım ünitesinde her hayvanın günlük ne kadar süt verdiği çok kolay bir şekilde kaydedilebilir. Aşı ünitesinde hayvana yapılan aşılar kaydedilebilir. Daha sonra veritabanında verileri okuyan web tabanlı bir uygulamayla çiftlikteki tüm hayvanlar bilgi edinilebilir.

3.3  RFID Tabanlı Mobil Uygulamalar

     Henüz tam olarak gelişmemiş olsa da RFID teknolojisini cep telefonlarında kullanmak ilgi çekici konulardan bir tanesidir. İlk olarak Nokia 5140 modeliyle RFID cep telefonlarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu yönteme göre cep telefonlarına bir RFID okuyucu yerleştiriliyor ve etiketten başka ek bir donanıma ihtiyaç duyulmuyor. Cep telefonundaki okuyucu ile etiket ID’si okunuyor ve servis sağlayıcının altyapısını kullanarak veya özel bir yazılım kullanarak internet ortamında etiket bilgileri sağlanıyor ve gerekli işlem yapılıyor.

Şekil 4: Cep Telefonu ile RFID

     RFID teknolojisinin cep telefonlarına entegre edilmesiyle her zaman, her yerde bir okuyucu donanımına ihtiyaç duyulmadan kullanılabilir. Örneğin bir reklam tabelasında bir film afişinde RFID etiket kullanıldığını varsayalım, kişi cep telefonuyla afişteki etiketi okutursa o film ile ilgili her türlü bilgiye (fragman, yayınlayan sinemalar, seanslar gibi) ulaşabilir.

4.        SONUÇ

     RFID teknolojisi hemen her sektöre farklı uygulama alanlarıyla birçok avantaj sağlayabilmektedir. Başarısı her geçen gün artan bu yeni teknoloji ile firmaların ve kurumların çalışan ve operasyonel maliyetleri azalacak, verimlilik ve karlılıklar ise artacaktır. RFID teknolojisi ile iş süreçlerinin planlaması ve analizi çok kolaylaşmaktadır.

RFID, yapabilecekleri sadece ürün tanımlama ve takibi ile sınırlı olmayan, çok geniş uygulama alanları bulunan bir teknolojidir. RFID iletişimindeki veri güvenilirliği daha da arttıkça yepyeni kullanım alanları ortaya çıkacağı kesindir.

5.      KAYNAKLAR

[1]  Roy Want. An Introduction to

RFID Technology, IEEE Computer Society, 2006, Sayfa 25-33.

[2] Zeydin PALA, Nihat INAN. Smart Parking Applications Using RFID Technology, RFID Eurasia, 2007 1st Annual, Sayfa:1-3.

[3] Adam Trevarthen,Katina Michael. The RFID-Enabled Dairy Farm: Towards Total Farm Management 7th International Conference on Mobile Business, 2008, Sayfa 241-250.

[4]  Stevan Preradovic, Nemai C. Karmakar, Isaac Balbin. RFID Transponders, IEEE Microwave Magazine, Kasım 2008, sayfa 90-108.

[5] Meenakshi Sharma, Adil Siddiqui. RFID Based Mobiles: Next Generation Applications, Information Management and Engineering (ICIME), 2010 The 2nd IEEE International Conference, Sayfa:523-526.

[6]  Ali Kashif Bashir, Sajjad Hussain Chauhdary,Sayed Chhattan Shah, Myong-Soon Park. Mobile RFID and its Design Security Issues, IEEE POTENTIALS, Temmuz 2011, Sayfa:34-38.

[7]  Badri Nath,Franklin Reynolds,

Roy Want. RFID Technology and

Applications, Pervasive Computing, IEEE , 2006, Sayfa 22-24

[8]  Ron Weinstein. RFID: A Technical

Overview and Its Application to

the Enterprise, IT Pro, 2005, Sayfa 27-33

[9]  George Roussos,Sastry S. Duri,Craig W. Thompson. RFID Meets the Internet, IEEE Computer Society, 2009,sayfa 11-13